عنوان

ساخت و مشخصه يابی داربست پرينت شده بر پايه هيدروكسی آپاتيت حاوی مس با پوشش فيبرين حامل آرژنین برای مهندسی بافت استخوان

۹۸۴۶۸پ

فارسی

ساخت و مشخصه يابی داربست پرينت شده بر پايه هيدروكسی آپاتيت حاوی مس با پوشش فيبرين حامل آرژنین برای مهندسی بافت استخوان

[پایان نامه]

علیرضا نوری

دانشگاه علوم پزشکی تهران، دانشکده پزشکی

۱۴۰۱

۳۲۱ص

دکتری تخصصی(PhD)

مهندسی بافت

۱۴۰۱/۰۷/۱۷

مقدمه: آسیب¬های استخوانی ناشی از سوانح و تصادفات، جراحی برداشتن تومور استخوان و... یک چالش پیش روی سلامتی انسان در تمام دنیا هستند. در این میان مهندسی بافت سعی دارد از یافته-های همه شاخه¬های علوم زیستی، شیمی، مهندسی و... کمک بگیرد تا بتواند اصطلاحاً داربست¬هایی را بسازد که در درمان صدمات استخوانی مفید واقع شوند. چالش¬های پیش روی داربست¬ها یکی روش ساخت است، چرا که داربست باید به گونه¬ای ساخته شود که به اندازه کافی منفذ برای جایگیری سلول¬ها و تغذیه رسانی به آن‌ها را داشته باشد. مسئله دیگر امکان رگ زایی در داربست¬هاست. مشکل دیگر امکان ایجاد عفونت در حین جراحی¬های باز است. در پایان¬نامه حاضر سعی بر آن بود که حتی-المقدور راه حل¬هایی برای غلبه بر چالش¬های فوق¬الذکر ارائه شود.جنس ماده اصلی داربست هیدروکسی آپاتیت در نظر گرفته شد؛ چرا که جزء معدنی استخوان طبیعی است و انتظار می¬رود که بستر مناسبی برای سلول¬های استخوان¬ساز باشد. روش ساخت داربست پرینت سه¬بعدی داربست در نظر گرفته شد که امکان ایجاد ساختارهای از پیش تعیین‌شده متخلخل که در آن منافذ به هم راه دارند را فراهم می¬کند. برای حل مشکل رگ زایی و همچنین از بین بردن باکتری¬های عفونت¬زا، مس تا حداکثر پنج درصد مولی جایگزین کلسیم هیدروکسی آپاتیت شد. به‌منظور تقویت استخوان¬سازی داربست، اسیدآمینه ال-آرژنین به کار رفت؛ و در آخر فیبرین به‌عنوان جزئی که بتواند زیست¬سازگاری و چسبندگی سلولی داربست را ارتقا ببخشد بر روی آن پوشانده شد.روش کار: پایان¬نامه در سه فاز مجزا به انجام رسید؛ نخست سودمندی یون مس و اسید آمینه آرژنین در استخوان¬سازی (فعالیت آلکالین فسفاتازی، رنگ¬آمیزی آلیزارین رد) و رگ زایی (ترشح نیتریک اکسید، مهاجرت سلولی و تشکیل تیوب) ارزیابی شد و سپس توان اجزاء در از بین بردن باکتری¬های مختلف به روش¬های گوناگون ارزیابی شد. در فاز دوم ابتدا نانوذرات هیدروکسی آپاتیت حاوی مقادیر مختلفی از مس به روش هم¬رسوبی سنتز و مشخصه¬یابی فیزیکی (آنالیزهای XRD، FTIR، تخریب-پذیری و...) و زیستی ( زیست¬سازگاری، استخوان¬سازی، خواص آنتی¬باکتریال) شد. سپس از پودرهای آپاتیت به کمک پرینتر سه‌بعدی بر پایه اکستروژن، داربست¬ها ساخته شدند. مورفولوژی داربست¬ها به کمک SEM مشاهده شد و خواص مکانیکی و تخریب¬پذیری داربست¬ها مورد ارزیابی قرار گرفت. پس از مشخصه¬یابی فیزیکی، ارزیابی زیستی داربست¬ها انجام شد. با توجه به نتایج به دست آمده در این قسمت، خصوصاً تست آنتی¬باکتریالی، داربست حاوی 5 درصد مس برای فاز بعدی مطالعه انتخاب شد. در این مرحله فیبرین که به‌عنوان داربست طبیعی بدن شناخته می¬شود، بر روی داربست¬ها پوشانده شد. در این قسمت از پروژه اجزای فیبرین هم از یک منبع معتبر خارجی (سیگما) تهیه و هم در آزمایشگاه از خون کامل استخراج شد. آنالیزهای تخریب¬پذیری، استحکام مکانیکی، چسبندگی سلولی، تمایز سلولی به استخوان، مهاجرت و تشکیل تیوب و همچنین تست هاله عدم رشد در این فاز هم بر روی نمونه¬ها انجام شدند.یافته¬ها: نتایج در فاز اول نشان داد که مس نقش سازنده¬ای در رگ زایی دارد و از سوی دیگر آرژنین استخوان¬سازی را بهبود می¬بخشد. با این حال طبق یافته¬های این مرحله، یون مس در غلظت¬هایی (بالاتر از 2.5 میلی مولار) خاصیت ضدباکتریایی از خود بروز داد که برای سلول¬های جانوری هم کشنده بود؛ از دگر سو، آرژنین حتی در غلظت بالای 20 میلی¬مولار کمکی به کشندگی باکتری¬ها نکرد. نتایج فاز دوم حاکی از آن بود که مس ساختار آپاتیت را به‌طور جزئی تغییر می¬دهد؛ اما همین میزان تغییر هم در تعیین بسیاری از خواص فیزیکی مؤثر عمل می¬کند؛ بلورینگی آپاتیت خالص با جایگزینی 5 درصد مس به جای کلسیم از 82 درصد به 76 درصد نزول پیدا کرد. در این قسمت همچنین ثابت شد که مس توان رگ زایی و نیز خاصیت آنتی باکتریالی دارد و با توجه به این خواص در کنار نقش مثبتی که آرژنین در استخوان¬سازی ایفا می¬کند، می¬توان ادعا کرد که داربست ساخته شده در مهندسی بافت استخوان می¬تواند مفید واقع شود. با این وجود به‌منظور ارتقای بیشتر خواص داربست، می¬توان روی آنرا با فیبرین پوشش داد. داده¬ها حاکی از آن بود که فیبرین تاثیر چندانی بر روی استحکام مکانیکی داربست ندارد اما تخریب آنرا به تعویق می¬اندازد؛ به طوری که پس از 14 روز غوطه¬وری در محیط کشت داربست هیدروکسی¬آپاتیت 21 درصد و داربست آپاتیتی پوشش داده شده با فیبرین تنها 13 درصد از وزن خود را از دست می¬دهد. بعلاوه،پوشش فیبرین استخوان¬سازی و رگ زایی و توان باکتری-کشی داربست را هم ارتقا می¬دهد. ضمناً نتایج ثابت کرد که فیبرین تهیه شده از خون تک‌واحدی عملکرد بهتری نسبت به نمونه تجاری دارد.نتیجه گیری: در مجموع می¬توان گفت که هیدروکسی آپاتیت حاوی مس به‌عنوان یک ماده پایه¬ای مناسبی برای ساخت داربست می¬توانند به کار روند. پرینت سه¬بعدی بر پایه اکستروژن روشی مطمئن و تکرار پذیر برای ساخت داربست¬ها است. ال-آرژنین تکثیر و تمایز سلول¬ها به استخوان را افزایش می¬دهد و به میزان کمتر در رگ زایی هم دخالت می¬کند. نهایتاً فیبرین به‌عنوان پلیمری زیست¬سازگار که به راحتی از خون خود بیمار هم می¬تواند استخراج شود، در چسبندگی و حمل سلول¬ها و همچنین از بین بردن باکتری¬ها مؤثر واقع می¬شود.

داروهای ضد میکربی

Antibacterial agents

a13

a13

مس

آرژنین

فیبرین

مهندسی بافت استخوان

، پدیدآور

نوری، علیرضا

، استاد راهنما

، استاد راهنما

، استاد مشاور

، استاد مشاور

لطفی بخشایش، نسرین

اعظمی، محمود

آی، جعفر

ابراهیمی، سمیه

دانشگاه علوم پزشکی تهران، دانشکده پزشکی

ایران

20221102

۲۳۴۶ف

دانشگاه علوم پزشکی تهران، کتابخانه دانشکده پزشکی

p

TF

92029

a

Y